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In the present thesis, the effects of sulphur seeding on sulphur oxidation and flame structure are investigated. First, a detailed sulphur mechanism consisting of 12 sulphur containing species and 70 reversible reactions is derived and added to a larger detailed H-C-N-O mechanism that models hydrocarbon combustion. The functionality of the mechanism includes the pyrolysis and oxidation of hydrogen sulphide and sulphur dioxide oxidation. The mechanism is validated by comparison with existing laminar flame measurements. The sensitivity of reaction paths to alternative rate determinations has been analysed. The detailed mechanism produces good agreement with experimental data. In a second part, the detailed reaction mechanism is reduced to six independent scalars using steady state assumptions. The reduced mechanism provides good agreement over the range of conditions studied. Further simplifications are made for S02 oxidation and a two-step mechanism is derived. It retains good agreement with a more limited set of experiments. In a third part, the sulphur oxidation mechanism has been applied to model the effects of sulphur addition under turbulent flame conditions. The first order conditional moment closure (CMC) method for slender layers is implemented to model the turbulence-chemistry interactions and validated by comparison with the Sandia flames D to F. Excellent agreement in terms of conditional means and averaged values is observed for a low degree of local extinction. The effect of sulphur on turbulent flame structures and pollutant emissions is then evaluated for a natural gas diffusion flame with a moderate Reynolds number. Sulphur dioxide can be seeded into the fuel or the oxidiser. When sulphur dioxide is introduced in the oxidiser, the NOx emission level is decreased by 20 %. This feature is observed both experimentally and computationally.

Le sulfure d'hydrogène (H2S) est un métabolite bactérien produit notamment par les bactéries sulfato-réductrices du côlon à partir des acides aminés soufrés, des sulfates/sulfites alimentaires et des sulfomucines. A fortes concentrations, le H2S est un gaz toxique, de par sa capacité à inhiber la cytochome c oxydase, et par conséquent, la respiration mitochondriale. A l'inverse, notre travail montre qu'à faibles concentrations, le H2S induit une énergisation mitochondriale des cellules épithéliales coliques humaines HT 29 Glc-/+ lui conférant aussi un rôle de substrat minéral énergétique. Dans ce travail, nous avons déterminé les concentrations de H2S permettant l'oxydation/détoxication de H2S par les cellules HT 29 Glc-/+ et celles provoquant une inhibition de la consommation d'oxygène. L'oxydation du H2S nécessite la coopération entre la « sulfide oxidation unit » et la chaîne respiratoire. La capacité des cellules HT29 Glc-/+ à oxyder le H2S est associée à la présence des transcrits codant les enzymes constituant la « sulfide oxidation unit » : la sulfure d'hydrogène quinone reductase (SQR), la dioxygenase ETHE1 et la thiosulfate transferase (TST). Nous avons démontré la priorité de l'oxydation du H2S sur les substrats carbonés . En effet, nos résultats suggèrent que les électrons venant de la SQR sont transférés au pool d'ubiquinone aux dépens de ceux venant du complexe I. Nos résultats démontrent que la SQR joue un rôle déterminant pour l'oxydation de H2S. De plus, la détoxication du H2S par les cellules HT29 Glc-/+ augmente au cours de la différenciation spontanée ou induite par un traitement au butyrate. L'augmentation de la détoxication de H2S au cours de la différenciation est associée à une augmentation de la réserve respiratoire soulignant l'importance de la chaîne respiratoire comme composante de la fonction de détoxication du H2S. En situation d'inhibition de la cytochrome c oxydase, la grande capacité des cellules coliques humaines à détoxiquer le H2S pourrait être en partie due à la présence d'un transfert réverse des électrons issus de l'oxydation de H2S de la SQR vers le complexe I. Outre le butyrate, le zinc un autre composé de la lumière colique, exerce un effet protecteur contre la toxicité cellulaire du H2S. Enfin, notre travail a mis en évidence une diminution de l'expression d'un gène codant pour une enzyme de la « sulfide oxidation unit » (la TST) dans le rectum comparée à différents segments du côlon, ce qui pourrait correspondre à des capacités de détoxication du H2S différente en fonctions des segments du gros intestin humain. / Hydrogen sulfide (H2S) is a metabolite produced notably by colonic sulphate-reducing bacteria from alimentary sulphur-containing amino acids, sulfates / sulfites and sulfomucines. At high concentrations, H2S is a toxic gas due to its ability to inhibit cytochome c oxidase, and therefore mitochondrial respiration. In contrast, our study shows that at low concentrations, H2S induces mitochondrial energization in human colonic epithelial cells HT-29 Glc -/+ assigning it a role as the first inorganic oxidative substrate in human cells. In this work, we have determined sulphide concentrations allowing sulphide oxidation/detoxification by HT-29 cells and those which inhibit oxygen consumption. The oxidation of H2S requires cooperation between the “sulphide oxidation unit” and the respiratory chain. The capacity of HT-29 Glc -/+ to oxidize H2S is associated with the presence of transcripts encoding the enzymes constituting the “sulfide oxidation unit”: the sulphide quinine reductase (SQR), the sulphur dioxygenase or Ethylmalonic encephalopathy 1 (ETHE1) and the thiosulfate sulphur transferase (TST). We demonstrate that the oxidation of H2S takes precedence over the oxidation of carbon substrates. Indeed, our results suggest that electrons from SQR are transferred to the ubiquinone pool at the expense of those originating from the complex I. Our results point out that SQR represents a determinanat factor in the oxidation of H2S. In addition, the detoxification of H2S by HT-29 Glc -/+ cells increases during spontaneous differentiation and differentiation induced by treatment with butyrate. The increase in the detoxification of H2S during the differentiation is associated with an increase of the respiratory reserve pointing out the importance of the respiratory chain as a component of the detoxification function of H2S. In situations of inhibition of cytochrome c oxidase, the capacity of human colon cells to detoxify H2S could be due in part to the presence of a reverse transfer of electrons from the oxidation of H2S to the SQR complex I. In addition to butyrate, zinc, another compound of the colonic lumen has a protective effect against cell toxicity associated with H2S. Lastly, we have shown a decreased expression of the gene encoding an enzyme of the “sulfide oxidation unit” (TST) in the rectum compared to the other segments of human colon. This observation may correspond to different detoxification capacities towards H2S according to the different parts of the human large intestine.

H2S peut être un gaz dominant dans les réservoirs pétroliers carbonatés. Cependant, les recherches sur l'influence de H2S sur la composition et la stabilité thermique du pétrole restent limitées. Dans cette thèse, les interactions entre les hydrocarbures et H2S ont été étudiées de 310 à 350°C, à 700 bar, par pyrolyse confinée en tubes d'or scellés. La pyrolyse d'une huile non soufrée en présence de H2S ont permis de mettre en évidence une nouvelle voie de formation des composés organiques soufrés dans les pétroles. Les pyrolyses des mélanges n-octane/H2S et alkylbenzène/H2S ont permis de proposer les différentes réactions radicalaires pour la formation des produits soufrés principaux : les thiophène, thiols, thiacycloalcanes, alkyl-thiophènes dans le premier cas ; les thiols aromatiques, alkyl-benzothiophènes dans le second. Les résultats obtenus dans le mélange n-octane/H2S ont permis d'établir et valider un modèle cinétique détaillé. Ce mécanisme a permis de montrer que la pyrolyse n-octane/H2S se déroule en chaînes longues et que H2S a un effet inhibiteur sur la consommation du n-octane aux températures supérieures à 320°C, mais accélère fortement la réaction aux basses températures. Des extrapolations du modèle aux conditions géologiques (150-200°C, 700 bar) montrent que H2S a un effet important sur la composition chimique et la stabilité thermique des hydrocarbures. Le modèle permet aussi d'explorer la réactivité de H2S aux conditions de récupération assistée d'huiles lourdes soufrées (injection vapeur, pyrolyse) ou aux conditions de stockages en réservoir pétroliers déplétés / H2S can be a dominant gas in carbonate petroleum reservoirs. However, researches on the influence of H2S on the oil stability are limited in literature. In this thesis, interactions between hydrocarbons (oils, model compounds) and H2S were studied by confined pyrolysis in gold cells from 310 to 350°C under 700 bar. Results of pyrolysis of oil (free of sulfur) in presence of H2S lead to highlight a new pathway of formation of organic sulfur compounds in oils. Pyrolysis of binary mixtures n-octane/H2S and alkylbenzène/H2S allowed to propose different radical reactions for the generation of main sulfur products, namely, thiophene, thiols, thiacycloalkanes, alkyl-thiophenes in the first case ; thiol-aromatics, alkyl-benzothiophenes in the second. Results obtained in the mixture n-octane/H2S led to construct and validate a detailed mechanistic model. The mechanism shows that pyrolysis of n-octane/H2S occurs in long chain and H2S has an inhibition effect on the consumption of n-octane at temperatures above of 320°C, but accelerate the reaction rate strongly at low temperatures. Extrapolation of the kinetic model to geological temperatures and pressures (150-200°C, 700 bar) shows that H2S can significantly influence the composition and stability of hydrocarbons. It is also proposed to apply the model to study the reactivity of H2S under conditions of enhanced recovery (steam injection, pyrolysis) or of geological storage in depleted petroleum reservoirs